JP2022171230A - Wind power generation windmill - Google Patents

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Abstract

To prevent a lightning strike by suppressing generation of an upward streamer around a wind power generation windmill via lightning suppression means, and to secure the health of the windmill by preventing detachment of the lightning suppression means from a blade.SOLUTION: Lightning suppression means 7 is arranged at a tip of a blade constituting a windmill main body 2. The lightning suppression means comprises a first electrode 9 which is formed in a substantially spherical shell shape having an internal space B, a second electrode 10 arranged in an internal space at an interval from the first electrode, and an electric insulator interposed between the first electrode and the second electrode. An opening 9a that provides communication from the internal space communicate with the outside is formed in a part of a shell wall of the first electrode, with a protruding connection cylinder 12 going outward from an edge part of the opening being provided. One end of a connecting rod 13 inserted into the connecting cylinder and the opening is anchored to the second electrode. The electric insulator is arranged covering inside and outside faces of the connecting cylinder and the connecting rod, and is fixed to the connecting rod together with the connecting cylinder by a fixing member. The connecting rod is electrically connected to a ground line 8.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、風力発電用風車に係わり、特に、風力発電用風車を構成するブレードへの落雷を抑制してその損傷を抑制するようにした風力発電用風車に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wind turbine for wind power generation, and more particularly to a wind turbine for wind power generation that suppresses lightning strikes on blades constituting the wind turbine for wind power generation to suppress damage to the blades.

一般に、再生可能エネルギーの一つとして風力発電エネルギーが知られている。
この風力発電エネルギーを生成する風力発電用風車は、高い支柱と、この支柱の上部に装着され、発電機が内装されたナセルと、このナセルに装着されて前記発電機を回転駆動する多数のブレードとによって構成されている。
Generally, wind power generation energy is known as one of renewable energy.
The wind turbine for wind power generation that generates this wind power generation energy includes a high column, a nacelle mounted on the top of the column and containing a generator, and a number of blades mounted on the nacelle for rotating the generator. It is composed of

この風力発電用風車は、風によって前記ブレードが回転させられることにより、これらのブレードの回転によって前記発電機を駆動して発電を行なうようになっている。 In this wind turbine for wind power generation, when the blades are rotated by the wind, the rotation of the blades drives the generator to generate electricity.

このような風力発電用風車にあっては、風を効率よく受け止めるために、前記支柱を高くして、前記ブレードの設置位置を高くしている。
また、発電量を大きくするために、前記ブレードも長く大きくしている。
In such a wind turbine for wind power generation, in order to receive the wind efficiently, the columns are raised and the installation positions of the blades are raised.
Also, the blades are made long and large in order to increase the amount of power generation.

ところで、このように高所に伸びるように設置される風力発電用風車では、落雷が発生しやすい。
そして、前記ブレードへ落雷すると、その雷撃によってブレードやナセルが破損し、発電が行なえなくなってしまう。
By the way, lightning strikes are likely to occur in such a wind turbine for wind power generation that is installed to extend to a high place.
When lightning strikes the blades, the blades and the nacelle are damaged by the lightning strike, making it impossible to generate electricity.

このような不具合に対し、従来では、たとえば、特許文献1に示されるような対処技術が提案されている。 Conventionally, a coping technique as disclosed in Patent Document 1, for example, has been proposed for such a problem.

この技術は、ブレードの先端に金属製の受雷部を設け、この受電部に接地線を電気的に接続し、この接地線を前記ブレードの内部を経て大地に埋設した構成となっている。 This technique has a configuration in which a metal lightning receiver is provided at the tip of the blade, a ground wire is electrically connected to the power receiver, and the ground wire is buried in the ground through the inside of the blade.

そして、前記風力発電用風車へ向かう落雷が発生した場合、その落雷を、前記受雷部に誘導して受け、その雷撃を、前記接地線を介して前記受雷部から大地へ流すことにより、前記雷撃が前記ブレードやナセルを通過することを回避して、このブレードやナセルの損傷を防止するようにしている。 Then, when a lightning strike toward the wind turbine for wind power generation occurs, the lightning strike is guided to the lightning receiving section and received, and the lightning strike is flowed from the lightning receiving section to the ground via the ground wire, The lightning strike is prevented from passing through the blades and nacelle to prevent damage to the blades and nacelle.

特開2012-246812号公報JP 2012-246812 A

ところで、前述した従来の技術にあっては、なお、つぎのような改善すべき問題点が残されている。 By the way, the conventional technique described above still has the following problems to be solved.

すなわち、前記ブレードの回転が停止している状態では、前記受雷部が定位置にある。
この状態で前記ブレードへ向けて落雷が発生した場合、この落雷を、定位置にある前記受雷部に誘導して受け、その雷撃を、前記接地線を通して大地へ放出することができる。
In other words, when the blade stops rotating, the lightning receptor is in a fixed position.
In this state, if a lightning strike occurs toward the blade, the lightning strike can be guided and received by the lightning receiver located at a fixed position, and the lightning strike can be discharged to the ground through the ground wire.

しかしながら、前記ブレードが回転していると、その先端の線速度、すなわち、前記受雷部の移動速度が速いために、前記ブレードへ向かう落雷を前記受雷部へ誘導することができないことが想定される。 However, when the blade is rotating, the linear velocity of the tip, that is, the movement speed of the lightning receptor is high, so it is assumed that the lightning strike directed to the blade cannot be guided to the lightning receptor. be done.

このように、前記ブレードへ向かう落雷を前記受雷部に誘導することができないと、前記落雷が、前記ブレードの、前記受雷部以外の部位において起こり、その雷撃が前記ブレード自体を通過して、前記ナセルや支柱を介して大地へ放出される。 In this way, if the lightning strike directed toward the blade cannot be guided to the lightning receiving portion, the lightning strike occurs at a portion of the blade other than the lightning receiving portion, and the lightning strike passes through the blade itself. , is discharged to the ground through the nacelle and struts.

そして、前記ブレードやナセル、および、支柱内を通過する雷撃によって、ブレードやナセルに損傷を与えてしまうことが想定される。 It is assumed that the blades and nacelle may be damaged by lightning strikes passing through the blades, nacelle, and struts.

このような問題点は、落雷を、重要な施設若しくは設備等の非保護体以外の場所に誘導し、これによって、落雷の際に生じる雷撃から前述した非保護体を保護するという思想に基づいていることに起因している。 Such problems are based on the idea of guiding lightning strikes to places other than unprotected objects such as important facilities or equipment, thereby protecting the aforementioned unprotected objects from lightning strikes that occur when lightning strikes. This is due to the existence of

一方、前述したような落雷を被保護体以外の場所に誘導して、被保護体を雷撃から保護する方法以外に、雷雲の底部に帯電するマイナス電荷と同電荷を発生させる落雷抑制手段をブレードの先端に装着して雷雲を対峙させる方法も提案されている。 On the other hand, in addition to the above-described method of inducing lightning strikes to a place other than the object to be protected and protecting the object to be protected from lightning strikes, a lightning strike suppressing means for generating a negative charge equal to the negative charge that is charged at the bottom of the thundercloud is used. A method of attaching it to the tip of the to confront the thundercloud has also been proposed.

この方法は、ブレードのマイナス電荷と雷雲下部のマイナス電荷とを対峙させることにより、落雷の誘導現象自体をなくして落雷を抑制するようにしたものである。 In this method, the negative charge of the blade and the negative charge of the lower part of the thundercloud are opposed to each other, thereby eliminating the induction phenomenon itself of the lightning strike and suppressing the lightning strike.

しかしながら、このような落雷抑制手段を用いた場合においても、次のような改善すべき問題点が残されている。 However, even when such a lightning strike suppression means is used, the following problem remains to be solved.

前記落雷抑制手段はブレードの先端部に装着されるが、ブレードの回転に伴い落雷抑制手段に遠心力が作用する。
この遠心力は、ブレードの回転が速くなるほど、さらに、ブレードの長さが長大になるほど、落雷抑制手段をブレードから離脱させるように大きく作用することから、その対策が必要である。
The lightning strike suppressing means is attached to the tip of the blade, and centrifugal force acts on the lightning strike suppressing means as the blade rotates.
This centrifugal force acts to separate the lightning strike suppression means from the blade as the blade rotates faster and as the length of the blade increases. Therefore, countermeasures are required.

本発明は、このような落雷抑制手段の離脱を極力防止できる風力発電用風車を提供することを解決すべき課題とする。 An object of the present invention is to provide a wind turbine for wind power generation that can prevent such a lightning strike suppression means from being detached as much as possible.

本発明の風力発電用風車は、前述した課題を解決するために、以下のように構成される。
風車本体を構成するブレードの先端に落雷抑制手段が設けられ、この落雷抑制手段は、内部空間を有する略球殻状に形成された第1電極と、前記内部空間に前記第1電極と間隔をおいて配置された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介装された電気絶縁体とを備え、前記第1電極の殻壁の一部に、前記内部空間を外部へ連通させる開口部が形成されていると共に、この開口部の縁部から外方へ向かう連結筒が突設され、前記第2電極に、前記連結筒および前記開口部に挿通させられた連結ロッドの一端が固定され、前記電気絶縁体が、前記連結筒の内外面および前記連結ロッドを覆って設けられていると共に、電気絶縁材料によって形成された固定部材によって前記連結筒とともに前記連結ロッドに固定され、この連結ロッドの他端が、接地された接地線に電気的に接続されている。
A wind turbine for wind power generation according to the present invention is configured as follows in order to solve the above-described problems.
A lightning strike suppression means is provided at the tip of a blade that constitutes the wind turbine main body, and the lightning strike suppression means includes a first electrode formed in a substantially spherical shell shape having an internal space, and a space between the first electrode and the first electrode in the internal space. and an electrical insulator interposed between the first electrode and the second electrode, wherein a part of the shell wall of the first electrode defines the internal space. An opening communicating with the outside is formed, and a connecting tube projecting outward from the edge of the opening is provided, and the second electrode is connected through the connecting tube and the opening. One end of the rod is fixed, and the electrical insulator is provided covering the inner and outer surfaces of the connecting tube and the connecting rod, and a fixing member made of an electrically insulating material attaches the connecting tube to the connecting rod together with the connecting tube. The other end of this connecting rod is electrically connected to a grounded ground wire.

ここで、落雷の現象を詳細に観察すると、夏季に起こる一般的な落雷(夏季雷)の場合、雷雲が成熟すると雷雲からステップトリーダが大気の放電しやすいところを選びながら大地に近づいてくる。
ステップトリーダが大地とある程度の距離になると大地または建築物(避雷針)、木などからステップトリーダに向かって、微弱電流の上向きストリーマ(お迎え放電)が伸びてくる。
このストリーマとステップトリーダが結合すると、その経路を通って、雷雲と大地間に大電流(帰還電流)が流れる。これが落雷現象である。
Here, when observing the phenomenon of lightning strikes in detail, in the case of general lightning strikes that occur in the summer (summer lightning), when the thundercloud matures, the stepleaders from the thundercloud approach the ground while choosing a place where the atmosphere is easy to discharge.
When the step leader reaches a certain distance from the ground, an upward streamer of weak current (welcoming discharge) extends from the ground, building (lightning rod), tree, etc. toward the step leader.
When this streamer and step leader are coupled, a large current (return current) flows between the thundercloud and the ground through the path. This is the phenomenon of lightning strikes.

本発明では、前述した構成としたことにより、第1電極と第2電極は、絶縁体によって相互に電気絶縁状態で対峙させられる。
これによって、大地に電気的に接続された第2電極は大地の電荷と同一の電荷を帯び、この第2電極を覆う第1電極は第2電極と逆の電荷を帯びる。
In the present invention, with the configuration described above, the first electrode and the second electrode are opposed to each other in an electrically insulated state by the insulator.
This causes the second electrode electrically connected to ground to have the same charge as the ground, and the first electrode covering the second electrode to have the opposite charge.

したがって、マイナス電荷が雲底に分布した雷雲が近づくと、それとは逆の電荷(プラス電荷)が大地の表面に分布し、この大地に電気的に接続された第2電極もプラス電荷に帯電し、絶縁体を介して配置されている第1電極は、コンデンサの作用でマイナス電荷を帯びる。 Therefore, when a thundercloud with a negative charge distributed on the cloud base approaches, the opposite charge (positive charge) is distributed on the surface of the ground, and the second electrode electrically connected to this ground is also charged with a positive charge. , the first electrode, which is arranged through an insulator, is negatively charged by the action of the capacitor.

そして、風車の回転により、第1電極が雷雲と対峙させられるが、これらが同一のマイナス電荷に帯電させられていることから、ブレードから雷雲へ向かう上向きストリーマの発生が起こりにくく、これによって、落雷の発生を抑制することができる。 The rotation of the windmill causes the first electrode to face the thundercloud, but since these are charged with the same negative charge, upward streamers from the blades toward the thundercloud are less likely to occur. can be suppressed.

このような落雷抑制効果は、風車のみならず、風車に併設される給配電施設へも及ぶことが期待される。 Such a lightning strike suppression effect is expected to extend not only to wind turbines but also to power supply and distribution facilities installed alongside wind turbines.

一方、前記電気絶縁体が、連結筒の内外面および連結ロッドを覆って設けられているとともに、電気絶縁材料によって形成された固定部材によって連結筒とともに連結ロッドに固定されていることにより、第1電極と第2電極が連結ロッドに強固に接続される。 On the other hand, the electric insulator is provided covering the inner and outer surfaces of the connecting cylinder and the connecting rod, and is fixed to the connecting rod together with the connecting cylinder by a fixing member made of an electrically insulating material. The electrode and the second electrode are rigidly connected to the connecting rod.

ここで、風車の回転によって落雷抑制手段に遠心力が作用するが、前述したように、第1電極と第2電極(すなわち、落雷抑制手段が連結ロッドに強固に接続されていることから、落雷抑制手段がブレードから離脱することを防止して風車の健全性を確保することができる。 Here, centrifugal force acts on the lightning suppression means due to the rotation of the windmill. It is possible to prevent the suppressing means from being detached from the blades and ensure the soundness of the wind turbine.

前記落雷抑制手段は、第1電極の連結筒の基部にブレードの先端が位置するように装着することが好ましい。 It is preferable that the lightning strike suppressing means is mounted so that the tip of the blade is positioned at the base of the connecting tube of the first electrode.

このような構成とすることにより、第1電極のブレード側の面を、このブレードの後方へ向かうように露出させることができる。 With such a configuration, the blade-side surface of the first electrode can be exposed toward the rear of the blade.

これによって、風車を回転させて落雷抑制手段が下方に位置させられた際に、第1電極のブレード側面を上方へ向けて露出させて雷雲に対峙させることができる。 Thus, when the windmill is rotated and the lightning strike suppression means is positioned downward, the side surface of the blade of the first electrode can be exposed upward to face the thundercloud.

この結果、風車の回転に伴う落雷抑制手段の風車の回転軸周りの移動に際し、第1電極を雷雲に常時対峙させて避雷効果を高めることができる。 As a result, when the lightning strike suppressing means moves around the rotation axis of the windmill as the windmill rotates, the first electrode can always face the thundercloud to enhance the lightning protection effect.

前記第1電極は、その断面形状が真円状もしくは楕円状に形成される。
特に、楕円状とした場合、その長軸を前記ブレードの長さ方向に沿うようにブレードに装着することにより、ブレード先端部形状と落雷抑制手段の形状のつなぎを円滑なものとすることができる。
The first electrode has a circular or elliptical cross section.
In particular, in the case of an elliptical shape, it is possible to smoothly connect the shape of the tip of the blade and the shape of the lightning strike suppressing means by attaching the blade to the blade so that the major axis of the elliptical shape extends along the length of the blade. .

また、前記電気絶縁にはセラミックスが好適に用いられる。 Ceramics are preferably used for the electrical insulation.

本発明の風力発電用風車によれば、落雷抑制手段により風力発電用風車回りにおける上向きストリーマの発生を抑えて落雷の発生を抑制することができるとともに、落雷抑制手段がブレードから離脱することを防止して風車の健全性を確保することができる。 According to the wind turbine for wind power generation of the present invention, the lightning suppression means can suppress the generation of upward streamers around the wind turbine for wind power generation to suppress the occurrence of lightning strikes, and the lightning suppression means can be prevented from being detached from the blades. to ensure the integrity of the wind turbine.

本発明の一実施形態が適用される風力発電用風車を示す正面図である。1 is a front view showing a wind turbine for wind power generation to which one embodiment of the present invention is applied; FIG. 本発明の一実施形態が適用された風力発電用風車のブレードの要部の拡大縦断面図である。1 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of a blade of a wind turbine for wind power generation to which an embodiment of the present invention is applied; FIG. 本発明の一実施形態の作用を説明するための風力発電用風車の正面図である。1 is a front view of a wind turbine for wind power generation for explaining the action of one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態の作用を説明するための風力発電用風車の正面図である。1 is a front view of a wind turbine for wind power generation for explaining the action of one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の他の実施形態が適用された風力発電用風車のブレードの要部の拡大縦断面図である。FIG. 4 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of a blade of a wind turbine for wind power generation to which another embodiment of the present invention is applied;

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1において、符号1は、本実施形態が適用される風力発電用風車を示し、この風力発電用風車1は、大地Aに立設された風力発電用の風車本体2と、この風車本体2において発電された電気エネルギーの給配電を行なう給配電施設3、および、送電線4を備えている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a wind turbine for wind power generation to which this embodiment is applied. A power supply and distribution facility 3 for supplying and distributing the electric energy generated in , and a power transmission line 4 are provided.

前記風車本体2は、支柱5、この支柱5の上端に設けられたナセル(図示略)、および、このナセルに装着された複数のブレード6を備えており、これらのブレード6のそれぞれの先端部に落雷抑制手段7が設けられている。 The wind turbine body 2 includes a column 5, a nacelle (not shown) provided at the upper end of the column 5, and a plurality of blades 6 attached to the nacelle. is provided with lightning strike suppressing means 7.

また、前記支柱5の内部には接地線8が内装され、その一端部が前記落雷抑制手段7へ電気的に接続され、他端部が大地Aに埋設されて接地されている。 A grounding wire 8 is provided inside the column 5, one end of which is electrically connected to the lightning strike suppressing means 7, and the other end of which is buried in the ground A and grounded.

そして、前記各ブレード6はナセルの内部に装着されている発電機(図示略)に接続されており、前記ブレード6が、風を受けて回転させられることにより、前記発電機を駆動して発電を行なうようになっている。 Each of the blades 6 is connected to a generator (not shown) mounted inside the nacelle, and the blades 6 are rotated by the wind to drive the generator and generate electricity. It is designed to perform

前記落雷抑制手段7は、図2に示すように、内部空間Bを有する略球殻状に形成された第1電極9と、内部空間Bの中央に、第1電極9と間隔をおいて配置された第2電極10と、第1電極9と第2電極10との間に介装された電気絶縁体11とを備えている。第1電極9の殻壁の一部には、内部空間Bを外部へ連通させる開口部9aが形成されていると共に、この開口部9aの縁部から外方へ向かう連結筒12が突設されている。第2電極10には、連結筒12および開口部9aに挿通させられた連結ロッド13の一端が固定されている。電気絶縁体11は、前記連結筒12の内外面および連結ロッド13を覆って設けられていると共に、電気絶縁材料によって形成された固定部材14によって連結筒12とともに連結ロッド13に固定されている。そして、この連結ロッド13の他端が、接地された接地線8に電気的に接続されている。 As shown in FIG. 2, the lightning strike suppressing means 7 includes a first electrode 9 formed in a substantially spherical shell shape having an internal space B, and arranged in the center of the internal space B with a gap from the first electrode 9. and an electrical insulator 11 interposed between the first electrode 9 and the second electrode 10 . A portion of the shell wall of the first electrode 9 is formed with an opening 9a that communicates the internal space B with the outside, and a connecting cylinder 12 protrudes outward from the edge of the opening 9a. ing. One end of a connecting rod 13 inserted through the connecting cylinder 12 and the opening 9a is fixed to the second electrode 10 . The electrical insulator 11 is provided to cover the inner and outer surfaces of the connecting tube 12 and the connecting rod 13, and is fixed to the connecting tube 12 and the connecting rod 13 by a fixing member 14 made of an electrically insulating material. The other end of this connecting rod 13 is electrically connected to a grounded ground wire 8 .

前記第1電極9は、導電性材料(例えばステンレス)によって断面が真円状の球殻に形成され、その一部が切りかかれることにより開口部9aが形成されている。 The first electrode 9 is made of a conductive material (for example, stainless steel) and formed into a spherical shell having a perfectly circular cross section, and is partially cut to form an opening 9a.

この開口部9aの縁部には、外方へ向かう前記連結筒12が一体に連設されている。 The connecting tube 12 extending outward is integrally connected to the edge of the opening 9a.

前記第2電極10は、導電性材料によって充実の球体となされており、第1電極9内に挿入された連結ロッド13の挿入端部に固定ボルト15によって固定されている。 The second electrode 10 is a solid sphere made of a conductive material, and is fixed by a fixing bolt 15 to the insertion end of a connecting rod 13 inserted into the first electrode 9 .

本実施形態においては、連結ロッド13は、ブレード6の先端部から基端部に至る長さに形成されているとともに、この基端部側にネジ13aが形成されている。 In this embodiment, the connecting rod 13 is formed to have a length from the tip end to the base end of the blade 6, and a screw 13a is formed on the base end side.

前記連結ロッド13のネジ13aが形成された部位は、ブレード6の基端部に形成された係止段部6aに係止された係止プレート16を貫通させられて、この貫通部分に固定ナット17が螺着されている。 A portion of the connecting rod 13 where the screw 13a is formed is passed through a locking plate 16 which is locked to a locking stepped portion 6a formed at the proximal end of the blade 6, and a fixing nut is inserted into this penetrating portion. 17 is screwed on.

そして、固定ナット17が係止プレート16に圧接させられて、この固定ナット17と連結ロッド13に固定された電気絶縁体11とでブレード6が長さ方向から挟持することにより、連結ロッド13、第1電極9、第2電極10、および、電気絶縁体11がブレード6に固定されるようになっている。 The fixing nut 17 is pressed against the locking plate 16, and the blade 6 is sandwiched between the fixing nut 17 and the electrical insulator 11 fixed to the connecting rod 13 from the length direction. A first electrode 9 , a second electrode 10 and an electrical insulator 11 are adapted to be fixed to the blade 6 .

前記電気絶縁体11は、連結ロッド13の先端部を覆い、この連結ロッド13と連結筒12との隙間を埋める第1電気絶縁体11aと、この第1電気絶縁体11aの下部周面および下面を覆って設けられる第2電気絶縁体11bとによって構成されている。 The electrical insulator 11 includes a first electrical insulator 11a that covers the tip of the connecting rod 13 and fills the gap between the connecting rod 13 and the connecting cylinder 12, and a lower peripheral surface and a lower surface of the first electrical insulator 11a. and a second electrical insulator 11b provided covering the .

そして、第1電気絶縁体11aと連結筒12との重畳部分には、補強リング18が介装されている。 A reinforcing ring 18 is interposed in the overlapping portion between the first electrical insulator 11 a and the connecting tube 12 .

また、前記連結ロッド13の先端部で、第1電気絶縁体11aの先端部が重畳させられた部位と、第1電気絶縁体11a、補強リング18、および、第2電気絶縁体11bが重畳させられた部位には、それぞれ環状溝19・20が形成されている。 Also, at the tip of the connecting rod 13, the portion where the tip of the first electrical insulator 11a is superimposed, the first electrical insulator 11a, the reinforcing ring 18, and the second electrical insulator 11b are superimposed. Annular grooves 19 and 20 are formed in the portions where the grooves are formed.

前記固定部材14は、電気絶縁材料によって形成されており、第1電気絶縁体11aに貫通状態で螺着されて連結ロッド13の環状溝19内に圧接され、また、第2電気絶縁体11b、補強リング18、および、第1電気絶縁体11aを貫通して螺着されて連結ロッド13の環状溝20内に圧接させられている。 The fixing member 14 is made of an electrical insulating material, and is screwed through the first electrical insulator 11a and pressed into the annular groove 19 of the connecting rod 13. The reinforcement ring 18 and the first electrical insulator 11 a are threaded and pressed into the annular groove 20 of the connecting rod 13 .

これによって、落雷抑制手段7がブレード6の長さ方向相対移動が拘束された状態で、このブレード6に固定されている。 As a result, the lightning strike suppression means 7 is fixed to the blade 6 in a state in which relative movement of the blade 6 in the longitudinal direction is restrained.

このように構成された本実施形態においては、図1に示すように、マイナス電荷が雲底に分布した雷雲が近づくと、それとは逆の電荷(プラス電荷)が大地Aの表面に分布し、接地線8を介して電気的に接続された第2電極10もプラス電荷に帯電する。 In this embodiment configured as described above, as shown in FIG. 1, when a thundercloud with negative charges distributed at the cloud base approaches, the opposite charges (positive charges) are distributed on the surface of the ground A, The second electrode 10, which is electrically connected via the ground line 8, is also positively charged.

一方、電気絶縁体11を介して第2電極10に接続され、かつ、内部空間Bによって間隔を置いて配置されている第1電極9は、コンデンサの作用でマイナス電荷を帯びる。 On the other hand, the first electrode 9, which is connected to the second electrode 10 via the electrical insulator 11 and is spaced apart by the internal space B, takes on a negative charge due to the action of the capacitor.

これによって、図1に示すように、風車本体2の周りにマイナス電荷の領域が形成され、このマイナス電荷の領域に雷雲が対峙させられるが、この雷雲の底部もマイナス電荷に帯電していることから、ブレード6から雷雲へ向かう上向きストリーマの発生が抑制されることにより、落雷の発生が抑制される。 As a result, as shown in FIG. 1, a negatively charged region is formed around the wind turbine body 2, and a thundercloud is opposed to this negatively charged region, but the bottom of this thundercloud is also negatively charged. Therefore, the occurrence of lightning strikes is suppressed by suppressing the generation of upward streamers directed from the blades 6 toward the thundercloud.

このような上向きストリーマの発生抑制作用は、図3および図4に示すように、前記ブレード6が停止している状態でも回転している状態であっても保持される。 As shown in FIGS. 3 and 4, the effect of suppressing the generation of upward streamers is maintained whether the blade 6 is stopped or rotated.

ここで、本実施形態においては、第1電極9を球形とし、ブレード6の先端部を第1電極9の連結筒12の基部に位置する構成としていることから、第1電極9をブレード6から極力露出させることができる。 Here, in the present embodiment, the first electrode 9 is spherical, and the tip of the blade 6 is located at the base of the connecting tube 12 of the first electrode 9. It can be exposed as much as possible.

これによって、落雷抑制手段7が下方へ移動させられた状態においても、第1電極9の上方へ露出する領域を大きくすることができ、雷雲へ対峙させられるマイナス電荷の領域を拡大することができる。 As a result, even when the lightning strike suppressing means 7 is moved downward, the area of the first electrode 9 exposed upward can be increased, and the area of the negative charge that faces the thundercloud can be expanded. .

この結果、上向きストリーマの発生抑制作用を高めて、落雷を効果的に抑制することができる。 As a result, the effect of suppressing the generation of upward streamers can be enhanced to effectively suppress lightning strikes.

このように、ブレード6が停止している状態であっても回転している状態であっても、ブレード6やその他の風車本体2の構成部材、あるは、風車本体2に併設される諸設備への落雷を抑制することができる。 In this way, even when the blades 6 are in a stopped state or in a rotating state, the blades 6 and other constituent members of the wind turbine main body 2, or various facilities installed together with the wind turbine main body 2 lightning strikes can be suppressed.

一方、落雷抑制手段7は、連結ロッド13の環状溝19・20に、固定部材14によって固定されていることにより、ブレード6の長さ方向への相対移動が強固に拘束されている。 On the other hand, the lightning strike suppressing means 7 is fixed to the annular grooves 19 and 20 of the connecting rod 13 by the fixing member 14, so that relative movement of the blade 6 in the longitudinal direction is strongly restrained.

したがって、風車本体2が回転させられて落雷抑制手段7に大きな遠心力が加わっても、この落雷抑制手段7がブレード6から離脱するようなことはない。 Therefore, even if the wind turbine main body 2 is rotated and a large centrifugal force is applied to the lightning strike suppression means 7 , the lightning strike suppression means 7 will not separate from the blades 6 .

これによって、前記風車本体2の健全性、ひいては、風力発電用風車1の健全性を大幅に高めることができる。 As a result, the soundness of the wind turbine main body 2 and, by extension, the soundness of the wind turbine 1 for wind power generation can be greatly improved.

図5は本発明の他の実施形態を示す。
本実施形態は、第1電極21に変更を加えたもので、短軸の長さをブレード6の厚みに近づけるように断面を楕円形状としたものである。
FIG. 5 shows another embodiment of the invention.
In this embodiment, the first electrode 21 is modified to have an elliptical cross-section so that the length of the minor axis approaches the thickness of the blade 6 .

このような構成とすることにより、第1電極21の外形をブレード6の外形に近づけて、ブレード6の全体的な形状変化を最小限度に抑えることができる。 With such a configuration, the outer shape of the first electrode 21 can be brought closer to the outer shape of the blade 6, and the change in the overall shape of the blade 6 can be minimized.

なお、前記各実施形態において示した各構成部材の諸形状等は一例であって設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、第1電気絶縁体11aと第2電気絶縁体11bどうしをねじ止めしても良い。さらに、第1電気絶縁体11a及び第2電気絶縁体11bと、ブレード6とをねじ止めしても良い。
It should be noted that the shapes and the like of the constituent members shown in each of the above-described embodiments are examples, and can be changed in various ways based on design requirements and the like.
For example, the first electrical insulator 11a and the second electrical insulator 11b may be screwed together. Furthermore, the first electrical insulator 11a and the second electrical insulator 11b and the blade 6 may be screwed.

1 風力発電用風車
2 風車本体
3 給配電施設
4 送電線
5 支柱
6 ブレード
6a 係止段部
7 落雷抑制手段
8 接地線
9 第1電極
9a 開口部
10 第2電極
11 電気絶縁体
11a 第1電気絶縁体
11b 第2電気絶縁体
12 連結筒
13 連結ロッド
13a ネジ
14 固定部材
15 固定ボルト
16 係止プレート
17 固定ナット
18 補強リング
19 環状溝
20 環状溝
21 第1電極
A 大地
B 内部空間

1 Wind Turbine for Wind Power Generation 2 Wind Turbine Main Body 3 Power Supply and Distribution Facility 4 Power Transmission Line 5 Strut 6 Blade 6a Locking Step 7 Lightning Strike Suppression Means 8 Grounding Wire 9 First Electrode 9a Opening 10 Second Electrode 11 Electrical Insulator 11a First Electrical Insulator 11b Second electrical insulator 12 Connecting tube 13 Connecting rod 13a Screw 14 Fixing member 15 Fixing bolt 16 Locking plate 17 Fixing nut 18 Reinforcing ring 19 Circular groove 20 Circular groove 21 First electrode A Ground B Internal space

Claims (5)

風車本体を構成するブレードの先端に落雷抑制手段が設けられた風力発電用風車であって、
前記落雷抑制手段が、内部空間を有する略球殻状に形成された第1電極と、前記内部空間に前記第1電極と間隔をおいて配置された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介装された電気絶縁体とを備え、
前記第1電極の殻壁の一部に、前記内部空間を外部へ連通させる開口部が形成されていると共に、この開口部の縁部から外方へ向かう連結筒が突設され、
前記第2電極に、前記連結筒および前記開口部に挿通させられた連結ロッドの一端が固定され、
前記電気絶縁体が、前記連結筒の内外面および前記連結ロッドを覆って設けられていると共に、電気絶縁材料によって形成された固定部材によって前記連結筒とともに前記連結ロッドに固定され、
この連結ロッドの他端が、接地された接地線に電気的に接続されていることを特徴とする風力発電用風車。
A wind turbine for wind power generation in which a lightning strike suppressing means is provided at the tip of a blade constituting a wind turbine body,
The lightning strike suppression means includes a first electrode formed in a substantially spherical shell shape having an internal space, a second electrode arranged in the internal space with a gap from the first electrode, the first electrode and the an electrical insulator interposed between the second electrode,
An opening is formed in a part of the shell wall of the first electrode to communicate the internal space with the outside, and a connecting cylinder is projected outward from the edge of the opening,
One end of a connecting rod inserted through the connecting cylinder and the opening is fixed to the second electrode,
The electrical insulator is provided covering the inner and outer surfaces of the connecting cylinder and the connecting rod, and is fixed to the connecting rod together with the connecting cylinder by a fixing member made of an electrically insulating material,
A wind turbine for wind power generation, wherein the other end of the connecting rod is electrically connected to a grounded ground wire.
前記ブレードの先端部が前記第1電極の前記連結筒の基部に位置させられていることを特徴とする請求項1に記載の風力発電用風車。 2. The wind turbine for wind power generation according to claim 1, wherein the tip of said blade is positioned at the base of said connecting tube of said first electrode. 前記第1電極の断面形状が真円状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の風力発電用風車。 The wind turbine for wind power generation according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the first electrode is a perfect circle. 前記第1電極の断面形状が楕円状に形成され、その長軸が前記ブレードの長さ方向に沿うように前記ブレードに装着されていることを特徴とする請求項1に記載の風力発電用風車。 2. The wind turbine for wind power generation according to claim 1, wherein the first electrode has an elliptical cross-sectional shape and is attached to the blade so that the major axis of the first electrode extends along the length of the blade. . 前記電気絶縁体がセラミックスであることを特徴とする請求項1に記載の風力発電用風車。

The wind turbine for wind power generation according to claim 1, wherein the electrical insulator is ceramics.

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012246812A (en) * 2011-05-26 2012-12-13 Japan Steel Works Ltd:The Wind power generation blade
JP2016217340A (en) * 2015-05-18 2016-12-22 株式会社落雷抑制システムズ Blade for wind power generation device
JP2019175708A (en) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社落雷抑制システムズ Lightning suppression type lightning arrester and lightning suppression type lightning arrester device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6916221B2 (en) 2019-01-25 2021-08-11 三菱重工業株式会社 Windmill lightning current transmission system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012246812A (en) * 2011-05-26 2012-12-13 Japan Steel Works Ltd:The Wind power generation blade
JP2016217340A (en) * 2015-05-18 2016-12-22 株式会社落雷抑制システムズ Blade for wind power generation device
JP2019175708A (en) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社落雷抑制システムズ Lightning suppression type lightning arrester and lightning suppression type lightning arrester device

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